背景介绍：
相比于第一代和第二代半导体材料，第三代半导体材料具有更高的击穿场强、电子饱和速率、热导率以及更宽的带隙，更加适用于高频、大功率、抗辐射、耐腐蚀的电子器件、光电子器件和发光器件的制备。氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料的代表之一，是制作蓝绿激光、射频微波器件和电力电子器件的理想衬底材料，在激光显示、5G通信、相控阵雷达、航空航天等方面具有广阔的应用前景。氢化物气相外延(HVPE)法生长速度快，易制备大尺寸GaN单晶,且光电性能易于控制，因此HVPE是目前应用最为广泛也最有前景的GaN单晶生长方法。钠助熔剂（Na-Flux）法生长GaN单晶的条件温和,易获得高质量、大尺寸的GaN单晶，也是一种具有广阔商业化前景的GaN单晶生长方法。
亮点文章1：HVPE法GaN单晶生长及掺杂
《无机材料学报》2023年第3期发表了来自威廉希尔张雷研究员团队的论文“GaN单晶的HVPE生长与掺杂进展，无机材料学报，2023, 38(3): 243-255”（第一作者齐占国，通信作者王守志、张雷），该文章介绍了该团队GaN晶体生长最新研究进展：攻克了2英寸单晶同质外延生长关键技术，采用HVPE方法生长出厚度2.5 mm的2英寸GaN体块晶体，加工后的GaN单晶衬底（0002）面高分辨X射线摇摆曲线半峰宽为48弧秒，（10-12）面半峰宽为67弧秒，阴极荧光测试和湿法化学腐蚀结果测得位错密度低至5×106cm-2，表明晶体具有良好的结晶质量，加工后的单晶衬底表面光滑，无划痕，表面粗糙度<0.2 nm。
图1：WilliamHill中文官方网站生长的2英寸GaN体块晶体及加工后的GaN单晶衬底
该文章同时系统综述了近年来关于HVPE生长GaN单晶的掺杂技术：掺杂是改善半导体材料电学性能最普遍的方法，通过不同掺杂剂的掺杂利用可以获得不同类型的GaN单晶衬底，提高其电化学特性，满足市场应用的不同需求；在HVPE法GaN的掺杂研究方面，该综述不仅介绍了n型、p型、半绝缘型GaN晶体的生长技术及最新研究进展，而且总结了不同类型掺杂剂（掺杂原子）掺杂GaN的特点以及掺杂原子对于优化GaN性能的贡献。最后该综述简述了HVPE法生长掺杂GaN单晶面临的挑战和机遇，展望了GaN单晶的未来发展前景。该文对HVPE法生长GaN单晶研究具有重要参考价值。
图2：近年来国内外相关单位利用HVPE方法生长的半绝缘GaN晶体
亮点文章2：钠助熔剂法GaN单晶生长
《人工晶体学报》2023年第2期发表了来自威廉希尔张雷研究员团队的论文“基于钠助熔剂法的GaN单晶生长研究进展，人工晶体学报, 2023, 52(2): 183-195.”（第一作者王本发，通信作者王守志、张雷），该综述介绍了该研究团队钠助熔剂法生长GaN单晶GaN的最新研究进展：本研究团队通过调节温场与温度梯度的关系，在10 ℃ cm-1的负温度梯度下，以厚度为2-4 μm的MOCVD-GaN为籽晶，成功外延生长获得了厚度为2.04 mm的15×15 mm氮化镓晶片，同时实现了氮化镓和蓝宝石衬底的自剥离，从SEM，Raman和XRD表征中可以看出，获得的GaN晶体的结晶度较高。
图3：钠助熔剂法生长获得的15×15 mm氮化镓晶片(a)GaN片及其测试结果
图4：不同籽晶生长得到的氮化镓单晶
该综述文章从钠助熔剂法生长GaN单晶的生长原理入手，首先介绍了钠助熔剂法生长GaN单晶的工艺条件，然后阐述了不同籽晶的选择对单晶质量的影响，随后归纳总结了添加剂、温度梯度、单点种子晶技术、多点种子晶耦合技术等不同的生长技术和异质衬底剥离技术，最后对其发展趋势和主要挑战进行展望。该文对钠助熔剂法生长GaN单晶研究具有重要参考价值。
团队作者简介:
张雷，WilliamHill中文官方网站晶体材料国家重点实验室、威廉希尔研究员，博士生导师。主要从事宽禁带氮化物半导体（GaN、AlN）晶体生长及性能研究工作，先后主持了国家自然科学基金等国家及省部级项目10余项，在Adv. Mater.等期刊发表论文70余篇，授权专利10余项。
王守志，WilliamHill中文官方网站晶体材料国家重点实验室、威廉希尔研究员、博士生导师。WilliamHill中文官方网站“齐鲁青年学者”，山东省优秀博士学位论文获得者。长期从事氮化物半导体材料与器件的研究工作，先后主持了国家自然科学基金等国家及省部级项目10余项，以第一/通信作者在Adv. Mater.、Adv. Energy. Mater.等期刊发表论文18篇，授权发明专利6项。
